基于电化学机理模型的锂离子电池早期内短路电热特征研究

锂离子电池的内短路故障是诱发其热失控的主要原因之一,早期内短路特征研究能够为电池管理系统的故障诊断和安全预警提供支撑,对提高电动汽车的安全性具有重要意义。构建了锂离子电池内短路电化学机理模型,实现了不同内短路阻值下的锂枝晶内短路故障模拟。结果表明,由锂枝晶导致的电池内短路产热98%以上来源于正负极产生的焦耳热,早期内短路过程中正负极集流体表面的温升小于1.5 K,不显著的外部热特征无法用于早期内短路故障诊断。与正常电池相比,内短路故障将使得电池充电速度变慢,放电速度变快,端电压异常下降,上述电特征可以为构建早期内短路故障诊断方法提供依据。

两类锂离子电池电化学机理模型的数值分析

在新能源锂离子电池领域,已有研究学者构造了若干种电池的电化学机理模型。为了分析相关物理化学过程,得到电池相关有效性质,基于DFN模型讨论电池的物理化学机制,使用了降阶简化后的单颗粒模型进行模拟研究。先采用不同的参数对单颗粒模型进行模拟,之后分析各个相关物理量,与DFN模型进行比较,得出精度控制良好一致性的范围,分析了模型预测的差异性。通过电池机理模型的研究,可获得电池的状态估计,这能够更好地认识电池。

储能系统锂电池电热耦合建模及参数辨识方法研究

针对电化学机理模型存在全阶结构复杂度高、电池温度变化过程无法精确描述的问题,该文提出将简化电化学模型与热力学模型耦合,建立简化电化学-热力学耦合模型,通过智能辨识算法获取模型相关参数。实验表明,该方法建立的模型在宽环境温度范围、常用放电倍率工况下仿真曲线与实际测试曲线的拟合效果较好,能较好地描述电池电压、电流和温度变化。该模型以较低的模型复杂度和较高的模型精度描述电池内部电化学、热力学行为,可支撑电池状态估计和剩余寿命预测研究。